【彈道導彈彈頭再入技術①】
大家知道，流星在划過天際時，大部分都被與空氣摩擦生成的高熱燒掉，只有極少部分墜落到地面，成了罕見的隕石。那麼，彈道導彈的彈頭高速再入大氣層時，會不會象流星體那樣被空氣摩擦燒毀了呢？
在上個世紀50年代中期，蘇聯第一枚彈道式洲際導彈試飛成功之後，美國便急忙加緊研製名為“大力神”的導彈與之抗衡。然而，由於美國當時對導彈彈頭高速再入的特性缺乏充分認識，結果頭幾次彈頭再入試驗全部失敗，迫使“大力神”洲際導彈研製工作推遲數年。類似的情況在上個世紀60年代研製“民兵3”導彈時再次出現。當時“民兵3”採用的“MK-12”型多彈頭再入時遭遇的飛行環境比“大力神”那樣的單彈頭更加惡劣，由此產生的滾動共振、橫向過載、不對稱燒蝕等都比較嚴重。因此該彈頭在前兩次再入試驗中都被燒掉，導致“民兵3”計劃推遲2年。彈道彈頭再入是各國遠程導彈發展中普遍存在的難題，那麼，這些“攔路虎”究竟有哪些呢？
一是高溫燒蝕。導彈的彈頭再入速度很大，一般都等於甚至超過隕星體墜落的速度，最大速度甚至可以達到24倍音速。這使彈頭再入所接觸的空氣受到強烈壓縮，彈頭飛行速度受阻。這樣，彈頭的大部分動能就轉化成熱能，使其周圍的空氣和其自身的溫度急劇上升，最高溫度可以達到約7000-11000攝氏度。這樣高的溫度不要說用普通金屬材料制的彈頭殼體難以承受，即使彈頭殼體上再敷上一層耐高溫燒蝕的保護層，也會產生一定程度的燒蝕和機械剝蝕。因此若不加以精確控制，彈頭殼體將出現凹陷、溝槽、花紋、魚鱗坑、鼻錐等異常形變。這樣，輕則影響彈頭再入飛行的穩定性，重則導致整個彈頭燒毀或解體。
彈頭燒蝕試驗情況，可見鑄造的端頭帽和纖維布包裹的再入體殼體（圖片來源：朝鮮《勞動新聞》）
二是等離子鞘。彈頭高速再入時，由於氣動力加熱，彈頭表面出現高溫，空氣分子分解為原子，而原子又進一步被分解為正離子和電子；由於這時出現的正離子和負電子的電荷量是相等的，所以被稱為“等離子體”。這樣，高速飛行的彈頭就象裝進了“刀鞘”，這就是所謂的“等離子鞘”。由於“等離子體”可以屏蔽電磁波，所以“等離子鞘”隔斷了彈頭上的遙測、通信等與地面聯繫的電子信號，給導彈的飛行試驗造成嚴重困難。
使用火箭發動機對彈頭頭錐部分進行耐燒蝕測試（圖片來源：朝鮮《勞動新聞》）
三是氣動力。在高速再入時，彈頭將受到強大的空氣阻滯和壓縮，產生50G以上的軸向過載。同時，在陣風等偶然因素的干擾下，彈頭就會失控。另外，由於受到空氣動力的作用，彈頭將會有較大的振動，從而使彈頭不僅會偏離預定的飛行彈道，還能在再入時受氣動力的作用而被摧毀。
四是粒子云侵蝕。粒子云對高速再入彈頭的侵蝕問題是上個世紀70年代初才開始被人們重視、研究和着手解決的一個問題。所謂“粒子云”，指的是彈道式導彈再入大氣層時，可能出現的雨滴、雪晶、冰晶等水凝雲粒子環境，或懸浮在大氣之中的灰塵，以及核爆炸引起的塵埃及各種漂浮物等所形成的粒子云團。由於彈頭與粒子云高速碰撞，彈頭的氣動外形和氣動特性將發生顯著變化。這不僅影響彈頭的命中精度，還可能造成整個彈頭的解體。當然，粒子尺寸的大小、質量和密度的不同，所受到的侵蝕程度也不同。但無論如何，這與彈頭在晴朗天氣和清潔大氣中再入飛行是截然不同的。
總之，彈頭在高溫燒蝕、粒子云的侵蝕和氣動力等多個“攔路虎”的作用下，不但可能使彈頭燒毀或解體，還會引起滾動共振問題，使彈頭翻滾或旋轉，嚴重影響彈頭飛行的穩定性。
